人体微生态

人体微生态是人体内的微生物生态群落,是存在于人体组织和体液中的共生和病原微生物的总和,也是近年来发现的 “新器官”,它在维持人体健康过程中扮演着重要角色。微生态与宿主间有着全面广泛的相互作用机制,微生态失衡与疾病的发生发展密切相关。

人体微生态是近年来发现的具有重要作用的“新器官”。人体存在数目庞大(超一百万亿个,干重约占人体总重1%至2%)且结构复杂(包括细菌、古细菌、原生生物、真菌和病毒等)的微生物群落,定殖于胃肠道、口腔、皮肤、泌尿生殖道、呼吸道等,它们所编码的基因数量可达人体自身基因数量150倍,相当于人体的“第二个基因组”,包含重要的遗传信息。

 

微生态“器官”的功能

人体微生态在维持人体健康和疾病的发生发展过程中都扮演着重要角色。一方面,它是宿主消化吸收、免疫反应、物质能量代谢的重要维持者,直接或间接调控消化系统、免疫系统、神经系统和大脑等器官功能;另一方面,人体微生态失衡与多种疾病的发病机制密切相关,同时也是药物代谢、微生物耐药的中间站;并且随着年龄增长,微生态不断变化,与人的衰老、寿命息息相关。

 

人体微生态“器官”的特点

人体微生态的多样性和特异性与遗传、饮食习惯等密切相关。人对同卵/异卵双胞胎成年人的肠道微生态进行比较,发现同卵双胞胎之间的微生物类型更为接近,尤其是克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)细菌,具有高度遗传性且在身材苗条的个体内丰度更高,这一发现确定了宿主遗传因素的重要性。

微生态的改变也会影响宿主。将在身材苗条者体内有更多富集的小克里斯滕森氏菌(Christensenellaceae minuta)移植到无菌小鼠肠道,能够抑制小鼠体重的增加;Gordon等人从4对一胖一瘦的人类双胞胎获取肠道细菌并移植到无菌小鼠,发现尽管所有小鼠饮食量相同,但接受了胖者细菌的小鼠增加了更多体重和脂肪;而将它们与接受了瘦者细菌的小鼠合住后,其微生态发生变化,肥胖状况得到改善。这些研究提示某些肠道微生物不仅可遗传,还可通过传播影响其他个体的微生态,而且某些肠道微生物可作为标志物用于预测疾病风险,具有进一步挖掘潜力。

 

“肠型”:人群分类新标准

根据人体内微生物的种类和数量,可将不同人群按“肠型”(Enterotypes)进行划分。肠型的定义是多维空间内高度聚集的微生物群落结构,它代表了宿主-微生物共生稳态时的人体微生态结构特征;

目前研究确定了4种肠型:拟杆菌型(Bacteroides)、普氏菌型(Prevotella)、瘤胃球菌型(Rminococcus)和厚壁菌型(Firmicutes)。肠型的形成与个人长期饮食习惯密切相关,即使短期内饮食发生改变,肠型仍能保持相对稳定。然而即便如此,人体肠道微生物组成仍可在1日之内发生快速、可重复的改变,以应对人类多元化饮食习惯导致的食物成分突然变化。

人体微生态与健康和疾病研究正在引发生命科学、医学、药学等领域的重大变革。人体微生态“器官”的确立,翻开了生命起源、进化、发育等科学问题研究的新篇章,颠覆了医学上关于感染、肝病、肿瘤、代谢等重大疾病的传统认识,催生了药物研发新靶点、新途径的应用,激起了科学研究、临床诊断相关新技术、新设备的研发浪潮。